VOCs廢氣治理技術探究

隨著我國對VOCs污染問題的重視度不斷提升,以及各種環保法規不斷嚴格VOCs的排放標準,VOCs治理技術也在不斷改進和完善。涂裝是現代工業工藝的重要環節,但該過程往往會有大量的VOCs產生,主要是甲苯和二甲苯等。由于涂料大量使用了揮發性有機溶劑、助劑等,涂裝過程中溶劑型涂料有50%以上的VOCs排放到大氣中。涂料VOCs成分復雜、排放環節眾多,影響因素較多,存在底數不清、特征不明、部分行業缺乏有效的控制技術等特點。因此,控制涂料中VOCs排放對改善我國大氣環境質量具有重要意義。
1 VOCs概述
VOCs屬于揮發性有機化合物,常見的揮發性組分包括甲苯、二甲苯、甲醛、乙醛等,多數揮發性有機化合物包含烷烴、烯烴及多環芳烴等成分,大量的廢氣排放極易導致環境污染事故的發生。傳統的吸附、吸收及燃燒的處理方法,很難達到較高的處理效果。同時其屬于在常溫下以蒸汽形式存在于空氣中,可引起慢性中毒,損害肝臟和神經系統、引起全身無力、瞌睡、皮膚瘙癢等,甚者引起內分泌失調、影響性功能;苯和二甲苯還能損害免疫系統,以致引發白血病。VOCs不僅本身具有較強毒性,還是影響我國區域大氣復合污染的重要前體物和參與物,它可以和氮氧化物發生光化學反應,形成光化學煙霧;也能與大氣中的OH、NO3-、O3等氧化劑發生多途徑反應,生成二次有機氣溶膠,對環境空氣的O3和PM2.5均有重要影響。
2 VOCs廢氣治理技術
目前國內外在對涂裝有機廢氣的治理方法種類繁多,特點各異,常用的有吸附法、吸收法、冷凝法、燃燒法、催化法等。
2.1吸附法:吸附法是利用多孔固體吸附材料處理氣體混合物,使其中所含的一種或數種氣體組分吸附在固體表面上,以求達到氣體分離的單元操作過程。目前國內外在吸附方法上對苯系物等有機廢氣的處理上主要采取活性炭作為吸附載體。
2.2吸收法:可分為化學吸收和物理吸收,但“三苯”廢氣化學活性低,一般不采用化學吸收。物理吸收是選用具有較小的揮發性的液體吸收劑,它與被吸收組分有較高的親和力,吸收飽和后經加熱解析冷卻后重新使用。該法用于大氣量、溫度低、濃度低的廢氣。其裝置復雜、投資大,吸收液的選用比較困難,存在二次污染。
2.3冷凝回收法
冷凝法VOCs廢氣治理原理是:有機物質因溫度的差異而出現不同的飽和度,通過系統壓力的不斷變化,冷凝出蒸汽內的有機物或吸附濃縮后冷凝,由此凈化VOCs廢氣,除去有害成分,回收有用物質。該法用于濃度高、溫度低、風量小的廢氣處理。但此法投資大、能耗高、運行費用大,因此無特殊需要,一般不采用此法。
2.4燃燒法
燃燒法又分直接燃燒、熱力燃燒和催化燃燒。
直接燃燒法是把可燃的VOCs廢氣當作燃料來燃燒的一種方法。該法適合處理高濃度VOCs廢氣,燃燒溫度控制在1100℃以上時去除效率95%以上。但這種方法不僅造成浪費還將產生的大量污染物排入大氣,近年來己較少使用。
熱力燃燒是當廢氣中可燃物含量較低時,使其作為助燃氣或燃燒對象,依靠輔助燃料產生的熱力將廢氣溫度提高,從而在燃燒室中使廢氣氧化銷毀。其過程分三步:燃燒輔助燃料提供預熱能量;高溫燃氣與廢氣混合以達到反應溫度;廢氣在反應溫度下氧化銷毀。凈化后的氣體經熱回收裝置回收熱能后排空。
催化燃燒法是在系統中使用合適的催化劑,使廢氣中的有機物質在較低溫度下氧化分解的方法。催化燃燒技術是近幾十年對環保與節能的要求日益迫切的形勢下應運而生的一門新型技術。此法主要優點有:起燃溫度低,能耗低,處理效率高,無二次污染對有機物濃度和組分處理范圍寬,啟動能耗低,并能回收輸出的部分熱能所需設備體積小,造價低。催化燃燒法的主要缺點是:當有機廢氣濃度太低時,需要大量補充外加的熱量才能維持催化反應的進行。